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規則性マクロポーラス酸化物担体を用いた固体高分子形燃料電池の高耐久・高性能化

使用规则大孔氧化物载体的聚合物电解质燃料电池的高耐久性和高性能

基本信息

批准号：
22K20482
负责人：
平野知之
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

研究初年度である2022年度は，高活性かつ高耐久性を有する次世代型の固体高分子形燃料電池（PEFC）用電極触媒の開発に向けて，火炎法を用いた酸化物触媒担体の（1）高比表面積化と（2）マクロポーラス化の検討を行った。（1）酸化物触媒担体の高比表面積化：酸化物ナノ粒子をPEFC用触媒担体に使用するためには，ネットワーク構造を維持しながら高比表面積を有することが求められる。本研究では，燃焼条件（燃料種，酸化剤割合，発熱量など）を調整することにより，酸化物ナノ粒子の凝集度と比表面積の制御を行った。火炎合成における燃焼エンタルピー密度を4.87 kJ/g-gasとすることにより，ネットワーク構造を有しつつ高比表面積を有する酸化物ナノ粒子が得られた。また，得られた酸化物ナノ粒子を触媒担体に用いて，単セルにより発電性能評価を実施し，既存のカーボンとの比較を実施した。発電性能はカーボンに及ばないものの，酸化物への触媒担持量を調整することで活性を示すことを明らかにした。（2）酸化物触媒担体のマクロポーラス化：市販のTiO2ナノ粒子をモデル材料として，火炎法を用いたマクロポーラス粒子の合成を試みた。造孔剤にはポリメタクリル酸メチル（PMMA; 400 nm）を使用した。また，PMMAの急速な反応を防ぎ，十分な自己組織化を誘発するために，火炎の発熱量を減少させて合成実験を行った。また独自に開発した火炎合成プロセスにより，火炎と粒子との直接接触を防いだ。PMMA濃度，粒子捕集位置，火炎内滞留時間を調整することで，粒子内に規則的にマクロ孔を有するマクロポーラスTiO2粒子が得られた。マクロポーラス粒子を構成するTiO2ナノ粒子は焼結しており，強固な骨格を形成していた。

Early research annual であるは in 2022, and highly active かつ high durability をする nextgen form の solid polymer form fuel cell (PEFC) in the electrode catalyst の発に to けて, fire inflammation method を with いた acidification content catalyst supporter の (1) high specific surface area is changed と (2) マクロポーラス change の検 line for をった. (1) acidification catalyst supporter の high specific surface area: acidification content ナノ particle を PEFC with catalyst supporter に use するためには, ネットワーク tectonic を maintain しながら ratio surface area を have することが o められる. This study では, burning 焼 conditions (fuel kinds, acidification, cutting heat 発など) を adjustment することにより, acidification content ナのノ particles aggregation degree との surface suppression を line った. Fire inflammation synthetic における combustion 焼エンタルピー density を 4.87 kJ/g - gas とすることにより, ネットワーク a しを construction つつ ratio surface area を have する acidification content ナがノ particles have られた. また, られた acidification content ナをノ particle catalyst supporter に with いて, 単セルにより発 performance evaluation 価を be し, existing のカーボンとの is を be applied した. 発 electrical はカーボンに and ばないものの, acidification content への catalyst bear a quantity を adjustment することをで activity in すことを Ming らかにした. (2) acidification catalyst supporter のマクロポーラス : city dealers の TiO2 ナノ particle をモデル material として, fire inflammation method を with いたマクロポーラス particle の synthetic を try みた. The pore-forming agent ににポリメタリリリメチ acid メチた (PMMA; 400 nm) を uses たた. また and PMMA のな sharply against 応をぎ, very な himself organized を発 lure するために, fire inflammation の発を reduce heat させて synthesis be 験を line った. Youdaoplaceholder0 independently に develops た flame synthesis プロセスによまた, flame と particles と <s:1> direct contact を prevention をだだ PMMA concentration, particle capture position, fire inflammation in residence time を adjustment することで, particle に rules within にマクロ hole を have するマクロポーラスが TiO2 particles have られた. マクロポーラをス particles する TiO2 ナノ particle は焼 knot しており, strong な bone を form していた.